Астрономы наблюдают, как звезда пожирает планету

Астрономы, использующие Южный телескоп Джемини в Чили, которым управляет NOIRLab Национального научного фонда, наблюдали первое свидетельство того, что солнцеподобная звезда поглотила экзопланету. «Дымная пушка» этого события была замечена в длинном низкоэнергетическом всплеске звезды, признаке планеты, скользящей по поверхности звезды. Этот беспрецедентный процесс может предвещать окончательную судьбу Земли, поскольку наше Солнце приближается к концу своей жизни примерно через пять миллиардов лет.

Изучая бесчисленное количество звезд на разных этапах их эволюции, астрономы получили представление о жизненном цикле звезд и о том, как они взаимодействуют с окружающими их планетными системами по мере старения. Это исследование подтверждает, что по мере того, как солнцеподобная звезда приближается к концу своей жизни, она расширяется в 100–1000 раз по сравнению с первоначальным размером, в конечном итоге поглощая внутренние планеты системы. По оценкам, такие события происходят несколько раз в год по всему Млечному Пути. В то время как предыдущие наблюдения подтвердили последствия планетарных движений, астрономы еще не обнаружили ни одного из них.

Благодаря мощному оптическому сканеру Gemini South Adaptive Optics Imager (GSAOI) на Gemini South, половине Международной обсерватории Gemini, управляемой NSF NOIRLab, астрономы получили первое прямое свидетельство того, что умирающая звезда расширяется, чтобы оторваться от одной из своих планет. . Доказательства этого события были обнаружены в ошеломляющем «долгом низкоэнергетическом» взрыве звезды в Млечном Пути в 13 000 световых лет от Земли. Это событие, когда планета пожирается поглощающей звездой, вероятно, предсказывает возможную судьбу Меркурия, Венеры и Земли, когда наше Солнце войдет в свои заклинания смерти примерно через пять миллиардов лет.

«Эти наблюдения открывают новую перспективу для поиска и изучения миллиардов звезд в нашей галактике, которые уже поглотили свои планеты», — сказал Райан Лау, астроном NOIRLab и соавтор исследования, которое было опубликовано в журнале Nature.

На протяжении большей части своей жизни солнцеподобная звезда превращала водород в гелий в своем горячем плотном ядре, что позволяло звезде сопротивляться сокрушительному весу ее внешних слоев. Когда водород в ядре заканчивается, звезда начинает превращать гелий в углерод, и синтез водорода распространяется на внешние слои звезды, заставляя их расширяться и превращать подобную солнцу звезду в красного гиганта.

Однако такой сдвиг — плохая новость для планет звездной системы. Если поверхность звезды в конечном итоге расширится и поглотит одну из ее планет, их взаимодействие приведет к поразительному взрыву энергии и материи. Этот процесс также замедлит орбитальную скорость планеты, заставив ее столкнуться со звездой.

Первые подсказки к этому событию были обнаружены благодаря оптическим изображениям, полученным на Zwicky Transit Facility. Инфракрасные изображения от NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE), который может наблюдать за пыльной средой на предмет извержений и других переходных событий, затем подтвердили поглощение, получившее название ZTF SLRN-2020. «Наша команда повторно проанализировала инфракрасные карты всего неба NEOWISE, которые представляют собой огромный потенциал открытия архивных данных», — сказал Аарон Мейснер, астроном NOIRLab и соавтор статьи.

Отличить планетарный взрыв от других типов взрывов, таких как солнечные вспышки и извержения корональных масс, сложно и требует наблюдений с высоким разрешением для точного определения местоположения взрыва и долгосрочных измерений яркости без загрязнения от ближайших звезд.

Gemini South предоставила эти жизненно важные данные благодаря своим адаптивным визуальным возможностям.

«Юг Близнецов продолжает расширять наше понимание космоса, и эти новые наблюдения подтверждают предсказания будущего нашей планеты», — сказал Мартин Стил, директор программы обсерватории Близнецов в Национальном научном фонде США. «Это открытие является прекрасным примером прорывов, которых мы можем достичь, если объединим работу телескопов мирового класса с передовым научным сотрудничеством».

сказал Кечалай Д., астроном Массачусетского технологического института и ведущий автор исследования. Статья.

Извержение длилось около 100 дней, и свойства кривой света и выброшенного материала дали астрономам представление о массе тонущей звезды и планеты. Выброс состоял из примерно 33 земных масс водорода и примерно 0,33 земных масс пыли. «Это большая часть материала, формирующего звезды и планеты, перерабатывается или переливается в межзвездную среду благодаря пожирающей планеты звезде», — сказал Лау. Основываясь на этом анализе, команда подсчитала, что масса родительской звезды примерно в 0,8-1,5 раза больше массы нашего Солнца, а масса поглощенной планеты в 1-10 раз больше массы Юпитера.

Теперь, когда впервые определены поглощающие свойства планет, у астрономов есть более эффективные способы поиска подобных явлений в других местах Вселенной. Это будет особенно важно, когда в 2025 году начнет работу обсерватория Веры С. Рубин. Например, наблюдаемые эффекты химического загрязнения остаточной звезды при наблюдении в другом месте могут указывать на то, что имеет место поглощение. Интерпретация этого события также свидетельствует о недостающем звене в нашем понимании эволюции и возможной судьбы планетных систем, включая планетные системы.

«Я думаю, что в этих результатах есть что-то захватывающее, что говорит о скоротечности нашего существования», — говорит Лау. «После миллиардов лет жизни нашей Солнечной системы наши последние этапы, вероятно, закончатся последней вспышкой, которая продлится всего несколько месяцев».

источник: НУАР Лаборатория